© Masson, Paris, 2005 Ann Pharm Fr 2005, 63 : 114-116

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Séance thématique biacadémiqueLe médicament (1re partie)

Nouveaux outils de la recherchepharmaceutique pré-cliniqueA. Tartar*

Résumé. En dépit d’une augmentation constante des

dépenses consacrées à la recherche pharmaceutique, qui ont

doublé en l’espace de dix ans, le nombre de médicaments mis

sur le marché dans le monde ne cesse de décroître.

Pourtant, la dernière décennie a été le théâtre d’une série

d’avancées méthodologiques majeures : pharmacogénoni-

que, pharmacogénétique, criblage à haut débit, biologie

structurale, toutes censées contribuer à la découverte des

« médicaments du futur ».

Le criblage sytématique de chimiothèques s’est ainsi imposé

comme une étape initiale quasi incontournable. Ce n’est cepen-

dant que le premier pas vers le médicament (typiquement

quelques mois comparés à plus de dix ans pour mettre un produit

sur le marché). Passer d’une tête de série découverte par criblage

au médicament va nécessiter une optimisation multidimension-

nelle de propriétés souvent contradictoires (solubilité, perméabi-

lité, durée d’action, activité, sélectivité, absence de toxicité…).

L’apparition de tests in vitro, peu coûteux et d’interprétation

facile permettant de prédire ces propriétés sans recourir à

l’expérimentation animale a grandement facilité ce proces-

sus multidisciplinaire.

Mots-clés : Médicaments, Criblage systématique, Phar-macogénonique, Pharmacogénétique.

Summary. Despite constantly growing expenditures forpharmaceutical research, which have double in the last tenyears, the number of new drugs marketed in the world hascontinued to decline.The last decade has nevertheless seen a series of majormethodological advances in the fields including pharmacoge-nomics, pharamcogenetics, high-flow screening, and structu-ral biology, all considered to contribute to the discovery of“drugs of the future”.Systemic screening of compound banks has become the star-ting point for nearly all drug research. It is nevertheless only thefirst step towards a drug (typically lasting a few months compa-red with ten years before the final drug is marketed). For acompound to passé from a leading screening compound to amarketed drug, its often contradictory properties (solubility,permeability, duration of action, activity, selectivity, absence oftoxicity) must undergo a long multidimensional optimizationprocess. The development of easily interpreted low-cost in vitrotests allow prediction of these properties without animal expe-rimentation, greatly facilitating the multidisciplinary process.

Key-words: Drugs, Systemic screening, Pharmacogeno-mics, Pharmacogenetics.

New tools for preclinical pharmaceutic research. A. Tartar,

Ann Pharm Fr 2005, 63: 114-116.

n dépit d’une augmentation constante desdépenses consacrées à la recherche phar-maceutique, qui ont doublé en l’espace de

dix ans, le nombre de médicaments mis sur lemarché dans le monde ne cesse de décroître.

Pourtant, la dernière décennie a été le théâtred’une série d’avancées méthodologiques majeu-res : pharmacogénomique, pharmacogénétique,criblage à haut débit, chimie combinatoire, bio-logie structurale.., toutes censées contribuer à ladécouverte des médicaments du futur.

Le séquençage systématique du génome denombreux organismes, dont celui de l’homme ainsique de différents agents pathogènes a conduit à

* Membre de l’Académie nationale de pharmacie.

Tirés à part : A. Tartar, Faculté de pharmacie de Lille, rue

du Professeur Laguesse, F59045 Lille Cedex.

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l’identification de nombreuses cibles pharmaco-logiques originales.

La contrepartie de cette originalité est souventl’absence ou tout au moins la parcimonie desinformations disponibles sur ces cibles. Pour cer-taines d’entre elles, connues sous le vocablede « récepteurs orphelins », le ligand naturel n’atoujours pas été identifié. De plus, dans de nom-breux cas, un lien fort entre la cible et un étatphysiopathologique reste à être établi.

Dans ces conditions, faute des éléments néces-saires pour alimenter une démarche rationnelle,l’industrie pharmaceutique a adopté une démarchede criblage systématique, basée sur la multiplica-tion des essais et des erreurs, pour tenter dedécouvrir un premier composé ( une « touche »)susceptible d’interagir avec une cible et d’enmodifier la fonction.

Le criblage à haut débit

Cette phase initiale n’a pas pour but de fournirdirectement un médicament mais :— de disposer d’un composé chimiquementdéfini agissant spécifiquement sur la cible et quipourra servir d’outil dans les essais qui seront misen place pour valider son implication dans unprocessus physiopathologique.— d’identifier une ou plusieurs têtes de série quiserviront de point de départ pour les chimistesmédicinaux qui tenteront ensuite par modifica-

tions successives de les convertir en un véritablemédicament.

C’est ainsi que le criblage systématique de chi-miothèques comportant des centaines de millierset parfois des millions de composés chimiques dif-férents s’est progressivement imposé commel’étape initiale incontournable du processus dedécouverte de nouveaux médicaments.

Pour mener avec succès un test de criblage sys-tématique, il convient de mettre en place unensemble d’éléments :

1. une cible pharmacologique : de plus en plussouvent issue de la génomique, elle peut néan-moins provenir de la pharmacologie tradition-nelle. Elle devra pouvoir être produite demanière simple et reproductible. Les préparationsmembranaires à partir d’organes ont ici progres-sivement cédé la place à des techniques de bio-logie moléculaire de plus en plus sophistiquées.

2. un test automatisable dont l’interprétationunivoque permettra de rejeter rapidement lescomposés ne possédant pas la propriété attendue(se lier à la cible dans un test d’affinité ou activercette dernière dans un test fonctionnel). Il estindispensable que ce test soit suffisamment dis-criminant pour n’identifier que quelques compo-sés prometteurs et ne pas générer un trop grandnombre de faux positifs.

3. un ensemble de composés de structures dif-férentes (chimiothèque) disponibles sous un for-mat permettant de les tester rapidement.

Ces composés sont issus de sources variées :

Target Assay Screening Hit Lead Animal PreclinicalValidation Development Identification Optimisation Pharmacology Evaluation

Validation Mise Criblage Identification Optimisation Pharmacologie Évaluationde la cible au point d’une « touche » Animale pré-clinique

du test

gènes cibles chimiothèque

A. Tartar

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— Les collections « historiques » des labora-toires pharmaceutiques qui rassemblent toutesles structures chimiques (produits finis mais éga-lement intermédiaires réactionnels) préparées àl’occasion des programmes précédents.

— Des collections de produits d’origine natu-relle, qu’il s’agisse de produits purs chimique-ment définis ou d’extraits purifiés.

— Une tendance récente, pour faire face auxdébits sans cesse croissants des installations decriblage robotisées, est la préparation de chimio-thèques uniquement destinées au criblage. Lescomposés qui les constituent sont ainsi synthéti-sés avec le souci d’offrir la plus grande diversitéstructurale possible tout en évitant d’y faire figu-rer des composés possédant des propriétés indé-sirables. Cette approche fait appel à unetechnologie apparue récemment et en constanteévolution : la chimie combinatoire.

4. une installation robotique permettant deréaliser ce test à haut débit. Cette installationdevra être capable d’effectuer de manière auto-matisée les différentes opérations de distributionde liquides, filtration, agitation, mesure.. querequiert un test biochimique. L’augmentation desdébits n’a pu se faire sans une miniaturisationcroissante de ces tests qui peuvent désormais êtreréalisés dans des volumes de l’ordre de quelquesmicrolitres.

5. une infrastructure informatique permettantde gérer les flux de données ainsi générés et d’enextraire les informations. Il se constitue ainsi pro-gressivement pour chaque composé de la chimio-thèque un ensemble de données qui doit pouvoirêtre interrogé à tout moment.

L’optimisation des « têtes de série »

L’identification d’une « touche » par criblagen’est que la toute première étape vers le médica-ment (typiquement quelques mois comparés àplus de dix ans pour mettre un produit sur lemarché). Passer de cette « touche » au médica-ment va nécessiter une optimisation multidimen-sionnelle de paramètres souvent contradictoires(solubilité, perméabilité, durée d’action, activité,sélectivité…)

L’apparition de tests in vitro, peu coûteux etd’interprétation facile permettant de prédire cespropriétés sans recourir à l’expérimentation ani-male a grandement facilité ce processus multidis-ciplinaire. On suivra ainsi pour chaque composénouveau :

— la solubilité— la perméabilité à travers des cultures de cel-

lules reproduisant la membrane intestinale— le métabolisme hépatique au moyen de

microsomes hépatiques— les risques d’interactions médicamenteuses

au moyen de test enzymatiques utilisant les prin-cipaux cytochromes P450.

Il sera cependant indispensable tout au long dece processus de faire appel à des test animaux,qu’il s’agisse de tests pharmacologiques ou detests pharmacocinétiques de manière à s’assurerrégulièrement de la pertinence in vivo des para-mètres optimisés in vitro.

C’est la gestion rationnelle des flux entre lesphases de criblage primaire et d’optimisation quisera la condition du succès.